高尔夫的表面凹坑问题

1、Electrical and Mechanical My class one 08机电1班 流体力学研讨 汇报展示 刘 航 201142111 杜志垚 201142114 流体力学研讨 汇报展示 高尔夫简介 流体力学原理 延伸探讨 目录 高尔夫简介 流体力学原理分析 延伸探讨 目录 第一部分 The introduction of the report 高尔夫简介 总体概况 第一部分 Electrical and Mechanical My class one, our home 高尔夫简介 调研方法 The introduction of the golf 第一部分 最早的高尔夫球最早的高尔

2、夫球 现在的高尔夫球现在的高尔夫球 第一部分 Electrical and Mechanical My class one, our home 高尔夫简介 调研方法 The introduction of the golf 第一部分 高尔夫，俗称小白球，是一种室外体育 运动。个人或团体球员以不同的高尔夫 球杆将一颗小球打进果岭的洞内。大部 份的比赛有18洞，杆数最少的为优胜者。 英国公开赛、美国公开赛、 美国大师赛 和美国职业高尔夫球协会锦标赛是高尔 夫球界的四大大满贯赛事。高尔夫球普 遍被视为苏格兰人的发明，今日的高尔 夫球18洞制度亦由苏格兰制定，当地亦 有全球最历史悠久的高球会，被视作苏

3、 格兰国粹。 关于其起源共有荷兰起源说、苏格兰起 源说、中国起源说、法国起源说。 第二部分 Electrical and Mechanical My class one, our home 为什么高尔夫球表面有凹凸的小 坑? w H 流体力学原理 第二部分 The analysis of the fluid mechanics Y 第一部分 The introduction of the golf 高尔夫简介 流体力学原理 第二部分 The analysis of fluid mechanics 流体力学分析 物体或高尔夫球在空 气中飞行，最早空气 被想象为没有黏性的， 或者说是没有摩檫的。

4、这时流过物体表面的流体质点和物体 表面质点的速度可以不同，它们之间 是有正压力却没有切向力。这就好像 把重物体在另一物体的水平面上拖着 走时没有阻力一样。人们把这种没有 黏性的流体称为理想流体。 第一部分 The introduction of the golf 高尔夫简介 流体力学原理 第二部分 The analysis of fluid mechanics 流体力学分析 事实却不尽然，人们开始认识到实际 流体与理想流体的区别。最早给出流 体黏性摩阻实验探讨的是法国学者马 略特（Mariotte, E, 16201684）。在 理论上真正弄清楚这个问题，一直得 到19世纪的中叶，先后由法国的

5、纳维 （1820）和英国的斯托克斯（1845）， 导出了黏性流体的运动方程，人们才 开始理解流体摩阻的存在。 第一部分 The introduction of the golf 高尔夫简介 流体力学原理 第二部分 The analysis of fluid mechanics 流体力学分析 不过流体作用在运动物体上的阻力还 要复杂一些，除了上面的这种由流体 的黏性引起的阻力外，还有一种由于 流场改变所产生的阻力。而且在物体 运动速度较快时，这种阻力会占阻力 的大部分。原来当物体快速飞行时， 在物体前面和后面的产生了很大的压 差，即前面的压力大，后面的压力小。 第一部分 The introduc

6、tion of the golf 高尔夫简介 流体力学原理 第二部分 The analysis of fluid mechanics 流体力学分析 边界层分离总是和漩 涡同时产生的。球后 面是中心压力很小的 漩涡，而球前面的压 力是较大的，由于这 个压力差，球就受一 个很大的阻力。一般说来，球的飞行速 度越大，边界层的分离就越早，在球的 后面形成的漩涡区也就越大，这种压差 所形成的阻力也越大。从根本上说，边 界层分离的现象也是由于流体有黏性的 缘故。 第一部分 The introduction of the golf 高尔夫简介 流体力学原理 第二部分 The analysis of flui

7、d mechanics 流体力学分析 高尔夫球有小坑，飞行时小坑附近产生 了一些小的漩涡，由于这些小漩涡的吸 力，高尔夫球表面附近的流体分子被漩 涡吸引，边界层的分离点就推后许多。 这时，在高尔夫球后面所形成的大漩涡 区便比光滑的球所形成的漩涡区小很多 第一部分 The introduction of the golf 高尔夫简介 流体力学原理 第二部分 The analysis of fluid mechanics 流体力学分析 使得凹凸的高尔夫球边界层分离推后很 多，前后的压力差减小，所受阻力也减 小。实际上，对光滑的高尔夫球，一杆 子最多飞行数十米，而麻脸的高尔夫球 一杆子可以飞行二百多

8、米。可见高尔夫 球小坑的减阻效果是非常明显的。 第一部分 The introduction of the golf 高尔夫简介 流体力学原理 第二部分 The analysis of fluid mechanics 流体力学分析 横向力分析： 现在让我们考虑一只 以一定速度前进的球， 这个球一方面前进， 同时还绕水平且垂直 于前进方向的轴作旋 转。 如图a，球的上表面相对流速较大，下 表面相对流速较小。按照伯努利定律， 沿着一根流线，速度大的地方压力小， 速度小的地方压力大。 第一部分 The introduction of the golf 高尔夫简介 流体力学原理 第二部分 The ana

9、lysis of fluid mechanics 流体力学分析 在这个压力差下球a 受一个向上的力，所 以它在飞行中有一个 上飘的趋势。同样的 道理，球b受一个向 下的力，所以它在飞 行中有一个向下沉的 趋势。前进中的旋转物体受一个垂直于 前进方向的力，这种现象最早是上一世 纪由德国物理学家马格努斯发现的，所 以人们一直称它为马格努斯效应。 高尔夫简介 第二部分 The analysis of the fluid mechanics 延伸探讨 第三部分 Discuss and comsideration 建议总结 上一世纪，人们为了使炮弹在飞行时保持发射时的位相， 为此在枪堂内增加了来复线，即一种螺旋形的刻槽，这 样，枪弹离开枪膛后就形成一个绕枪堂为轴的高速旋转， 由于高速旋转的物体有保持原有方向的性质，整个枪弹 在飞行中便会保持原来的方向不变。可是这样一来就产 生了一个附加的问题，当射击遇到侧面来的风时，炮弹 除了受风的作用发生偏移外，还由于旋转和风的共同作 用发生射程上的偏远或偏近。设子弹沿前进的方向作顺 延伸探讨 第三部分 Discuss and consideration 时针旋转，这时左边来的风加大射 程，右边来的风缩短射程，就是由 于这种风在炮弹上产